Electroliți polimerici de hidrocarburi pentru aplicații ale pilelor de combustie

Titlul original:

Hydrocarbon Polymer Electrolytes for Fuel Cell Applications

Conținutul cărții:

Pilele de combustie cu metanol direct (DMFC), care utilizează metanol lichid drept combustibil, oferă o opțiune atractivă pentru dispozitivele portabile datorită simplității structurii sistemului (depozitare și alimentare ușoare), fără a fi nevoie de reformarea sau umidificarea combustibilului. Pentru a obține o densitate de putere mai mare, membranele care prezintă o conductivitate protonică ridicată și, în același timp, o permeabilitate scăzută la metanol sunt foarte dorite. Cu toate acestea, nu s-au realizat decât puține progrese din cauza relațiilor de compromis dintre acești parametri. De asemenea, stabilitatea membranei, în special stabilitatea hidrolitică și chimică, este recunoscută ca un factor-cheie care afectează performanțele pilelor de combustie. În activitatea lor recentă, autorii au lucrat la proiectarea și dezvoltarea unor noi familii de membrane conductoare de protoni rentabile, ușor de preparat, bazate pe compozite PVA-PAMPS (poli(alcool vinilic) și poli(acid 2-acrilamido-2-metil-1-propanesulfonic) reticulate chimic). Autorii au introdus mai întâi noi concepte privind lanțurile polimerice secundare, cum ar fi „reticularea chimică binară” sau „hidrofobizarea” și efectul „stabilizator”.

De asemenea, autorii au stabilit un nou concept de rețele polimerice semi-interpenetrante (semi-IPN) pe bază de PVA-PAMPS prin încorporarea variantelor de plastifiant R R = poli(etilenglicol)(PEG), poli(etilenglicol) metil eter (PEGME), poli(etilenglicol) dimetil eter (PEGDE), poli(etilenglicol) diglicidil eter (PEGDCE)) și poli(etilenglicol)bis(carboximetil)eter (PEGBCME) ca terțe componente. Încorporarea conceptelor de mai sus a promovat nu numai conductivitatea protonică ridicată, flexibilitatea cu permeabilitate scăzută la metanol (1/3 - 1/2 din membrana Nafion 117), ci și stabilitatea hidrolitică și oxidativă excelentă a compozitelor PVA-PAMPS. A fost stabilit cu succes ansamblul membrană-electrod (MEA) fabricat cu compozite PVA-PAMPS, care a prezentat o tensiune de circuit deschis (OCV) similară cu cea a Nafion 115 și o densitate de putere de 52 mW cm-2 la 80oC. O caracteristică remarcabilă a testului pe termen lung a fost faptul că nu s-a observat nicio scădere apreciabilă a densității de curent pe parcursul întregii perioade de funcționare mai mare de 130 de ore la 50oC, la fel și densitatea de putere. Această carte este prima dată când a fost raportată o astfel de funcționare pe termen lung a DMFC, deoarece compozitele PVA-PAMPS sunt toate membrane de hidrocarburi formate pur și simplu din schelete alifatice. Acestea sunt foarte diferite de membranele perfluorosulfonice, cum ar fi Nafion, sau de alte membrane raportate cu schelete aromatice.

Prin urmare, acest lucru conferă compozitelor PVA-PAMPS o structură unică în comparație cu majoritatea membranelor propuse, ceea ce sugerează buna candidatură a compozitelor PVA-PAMPS atunci când acestea sunt destinate utilizării în DMFC la temperaturi scăzute.